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Le système SI d'unités de mesure

7 unités de base


Le Système international d'unités (SI), issu du système métrique décimal adopté en 1795 par la France, a été officiellement adopté par la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) lors de sa 11ème réunion (1960). Il repose sur sept unités de base bien définies : le mètre, le kilogramme, la seconde, l'ampère, le kelvin, la mole et la candela.

Mètre - m :  Longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant 1/299 792 458 de seconde.

Kilogramme -  kg : Masse du prototype en platine iridié qui a été sanctionné par la Conférence Générale des Poids et Mesures tenue à Paris en 1889 et qui est déposé au Bureau International des Poids et Mesures.

Seconde - s :   Durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133

Ampère - A : Intensité d'un courant électrique constant qui, maintenu dans deux conducteurs parallèles, rectilignes, de longueur infinie, de section circulaire négligeable et placés à une distance de 1 mètre l'un de l'autre dans le vide, produirait entre ces conducteurs une force de 2.10-7 newton par mètre de longueur.

Kelvin - K :  Le kelvin, unité de température thermodynamique, est la fraction 1/273,16  de la température thermodynamique du point triple de l'eau.

Mole - mol :  Quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 0,012 kilogramme de carbone 12.

Candela - cd :  La candéla est l'intensité lumineuse, dans une direction donnée, d'une source qui émet un rayonnement monochromatique de fréquence 540.1012 hertz et dont l'intensité énergétique dans cette direction est 1/683 watt par stéradian.

Toutes les autres unités habituellement employées sont des unités dérivées résultant de la composition des unités de base.

La loi du 4 juillet 1837 rend obligatoire le "système métrique" en France, et le décret n° 61-501 du 3 mai 1961 modifié (pris en application de Directives européennes) définit comme unités légales les unités du système international, et définit chacune de ces unités, réparties dans neufs grandes catégories.

Le SI est un système évolutif qui reflète les besoins croissants de l'industrie et de la recherche ainsi que les progrès techniques et scientifiques. Les définitions de plusieurs unités ont ainsi évolué au cours du temps.
En novembre 2018, au cours de la prochaine Conférence générale des poids et mesure, les définitions de quatre des sept unités de base du SI – à savoir le kilogramme, l'ampère, le kelvin et la mole – seront révisées et établies à partir des valeurs numériques fixées de la constante de Planck (h), de la charge élémentaire (e), de la constante de Boltzmann (k) et de la constante d'Avogadro (NA), respectivement. De plus, les définitions des sept unités de base du SI seront toutes exprimées de façon uniforme de manière à ce que les constantes de référence sur lesquelles se fonde le SI apparaissent clairement.

Unités géométriques

Grandeur Dénomination Symbole Définition
  Multiples et sous-multiples ayant une dénomination particulière et valeur en SI, ou unité hors système (h.s.)
Longueur mètre m Longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant 1/299 792 458 de seconde.
mille (h.s.)  
1852 mètres.
(le mille correspond à la distance moyenne de deux points de la surface de la terre qui ont même longitude et dont les latitudes diffèrent d'un angle de 1 minute. Son emploi est utilisé seulement pour exprimer des distances en navigation maritime ou aérienne).
Longueur d'onde,
distances
atomiques.
mètre m  
Nombre
d'ondes
1 par mètre m-1 Nombre d'ondes d'une radiation monochromatique dont la longueur d'onde est égale à 1 mètre.
Aire ou
superficie
mètre carré m2 Aire d'un carré ayant 1 mètre de coté.
hectare

are
ha

a

104

102
(l'are est employé pour exprimer les superficies agraires).
Section
efficace
barn b (le barn est une unité spéciale employée en physique nucléaire pour exprimer les sections efficaces).
Volume mètre cube m3 Volume d'un cube ayant un mètre de coté
litre L ou l 10-3
(le mot litre peut être utilisé comme un nom spécial donné au décimètre cube).
Angle
plan
radian rad Angle qui, ayant son sommet au centre d'un cercle, intercepte, sur la circonférence de ce cercle, un arc d'une longueur égale à celle du rayon du cercle.
tour (h.s.)

grade (h.s.)

degré (h.s.)

minute
d'angle (h.s.)

seconde
d'angle (h.s.)
tr

gon

°

'


"
 
2 pi

pi/200

pi/180

pi/10 800


pi/648 000
 

Unités de masse

Grandeur Dénomination Symbole Définition
  Multiples et sous-multiples ayant une
dénomination particulière et valeur en SI,
ou unité hors système (h.s.).
Masse kilogramme kg Masse du prototype en platine iridié qui a été sanctionné par la Conférence Générale des Poids et Mesures tenue à Paris en 1889 et qui est déposé au Bureau International des Poids et Mesures.
tonne

carat
métrique (h.s.)
t


 

103

2.10-4
(le carat métrique est employé dans le commerce des diamants, perles fines et perles précieuses).
Masse
atomique
unité de masse
atomique (h.s.).
u 1,660 56 x 10-27 (approximativement)
(l'unité de masse atomique (unifiée) est égale à la fraction 1/12 de la masse d'un atome du nucléide 12C).
Masse
linéique
kilogramme
par mètre
kg/m Masse linéique d'un corps homogène de section uniforme dont la masse est 1 kilogramme et la longueur 1 mètre.
tex tex 10-6
Le tex est employé dans le commerce des fibres textiles et des fils
(1 tex = 1g/km).
Masse
surfacique
kilogramme par
mètre carré
kg/m2 Masse surfacique d'un corps homogène d'épaisseur uniforme dont la masse est 1 kilogramme et la surface 1 mètre carré.
Masse
volumique
kilogramme par
mètre cube
kg/m3 Masse volumique d'un corps homogène dont la masse est 1 kilogramme et le volume 1 mètre cube.
Volume
massique
mètre cube
par kilogramme
m3/kg Volume massique d'un corps homogène dont le volume est 1 mètre cube et la masse est 1 kilogramme.
Concentration kilogramme par
mètre cube
kg/m3 Concentration d'un échantillon homogène contenant 1 kilogramme du corps considéré dans un volume total de 1 mètre cube.

Unités de temps

Grandeur Dénomination Symbole Définition
  Dénomination Symbole Multiples et sous-multiples ayant une
dénomination particulière et valeur en SI,
ou unité hors système (h.s.).
Temps seconde s Durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133.
minute
heure
jour
min
h
d
60
3 600
86 400
Fréquence hertz Hz Fréquence d'un phénomène périodique dont la période est 1 seconde.

Unités mécaniques

Grandeur Dénomination Symbole Définition
      Multiples et sous-multiples ayant une dénomination particulière
et valeur en SI, ou unité hors système (h.s.).
Vitesse mètre par
seconde
m/s Vitesse d'un mobile qui, animé d'un mouvement uniforme, parcourt une longueur de 1 mètre en 1 seconde.
kilomètre par
heure (h.s.)

noeud (h.s.)
km/h



...
1/3,6

1852/3600

Le noeud est la vitesse uniforme qui correspond à 1 mille par heure.
Son emploi est autorisé seulement pour exprimer des vitesses en navigation (maritime ou aérienne).

Vitesse
angulaire
radian par
seconde
rad/s Vitesse angulaire d'un corps qui, animé d'une rotation uniforme autour d'un axe fixe, tourne, en 1 seconde, de 1 radian.
tour par
minute (h.s.)
tour par
seconde (h.s.)
tr/min
tr/s
2pi/60

2pi
Accélération mètre par
seconde carrée
m/s2 Accélération d'un mobile animé d'un mouvement uniformément varié, dont la vitesse varie, en 1 seconde, de 1 mètre par seconde.
gal Gal 10-2
(le gal est l'unité spéciale employée en géodésie et en géophysique pour exprimer l'accélération due à la pesanteur.
Accélération
angulaire
radian par
seconde carrée
rad/s2 Accélération angulaire d'un corps qui est animé d'une rotation uniformément variée autour d'un axe fixe et dont la vitesse angulaire varie, en 1 seconde, de 1 radian par seconde.
Force newton N Force qui communique, à un corps ayant une masse de 1 kilogramme, une accélération de 1 mètre par seconde carrée.
Moment
d'une force
newton-mètre N.m  
Tension
capillaire
newton
par mètre
N/m  
Travail,
énergie,
quantité
de chaleur
joule J Travail produit par une force de 1 newton dont le point d'application se déplace de 1 mètre dans la direction de la force.
wattheure

électronvolt
Wh

eV

3600

1,602 19 x 10-19 (approximativement)
L'électronvolt est l'énergie cinétique acquise par un électron qui passe par une différence de potentiel de 1 volt dans le vide.
Intensité
énergétique
watt par
stéradian
W/sr  
Puissance,
flux
énergétique,
flux
thermique
watt W Puissance d'un système énergétique dans lequel est transférée uniformément une énergie de 1 joule pendant 1 seconde. Noms spéciaux du watt : le nom voltampère, symbole "VA", est utilisé pour le mesurage de la puissance apparente de courant électrique alternatif et le nom "var", symbole "var", pour le mesurage de la puissance électrique réactive.
Contrainte
et
pression
pascal Pa Contrainte qui, agissant sur une surface plane de 1 mètre carré, exerce sur cette surface une force totale de 1 newton.
Pression uniforme qui, agissant sur une surface plane de 1 mètre carré, exerce perpendiculairement à cette surface une force totale de 1 newton.
bar
millimètre
de
mercure (h.s.)
bar

mm Hg
105

Le bar est l'unité de pression utilisée en météorologie et pour mesurer les pressions des fluides. La pression atmosphérique normale (0,76 m de mercure à O °C, sous l'accélération normale de la pesanteur 9,806 65 m/s2) est égale, conventionnellement à 101 325 pascals ou 1013,25 millibars.

133,332

Le millimètre de mercure est une unité de pression sanguine et de pression des autres fluides corporels.

Viscosité
dynamique
pascal-
seconde
Pa.s Viscosité dynamique d'un fluide dans lequel le mouvement rectiligne et uniforme, dans son plan, d'une surface plane, solide, indéfinie, donne lieu à une force retardatrice de 1 newton par mètre carré de la surface en contact avec le fluide homogène et isotherme en écoulement relatif devenu permanent, lorsque le gradient de la vitesse du fluide, à la surface du solide et par mètre d'écartement normal à ladite surface, est de 1 mètre par seconde.
Viscosité
cinématique
mètre carré
par
seconde
m2/s Viscosité cinématique d'un fluide dont la viscosité dynamique est 1 pascal-seconde et la masse volumique 1 kilogramme par mètre cube.

Unités électriques

Grandeur Dénomination Symbole Définition
  Dénomination Symbole Multiples et sous-multiples ayant une dénomination particulière
et valeur en SI, ou unité hors système (h.s.).
Intensité
de courant
électrique
ampère A Intensité d'un courant électrique constant qui, maintenu dans deux conducteurs parallèles, rectilignes, de longueur infinie, de section circulaire négligeable et placés à une distance de 1 mètre l'un de l'autre dans le vide, produirait entre ces deux conducteurs une force de 2.10-7 newton par mètre de longueur.
Force
électromotrice
et
différence
de potentiel
(ou tension)
Volt V Différence de potentiel électrique qui existe entre deux points d'un conducteur parcouru par un courant constant de 1 ampère, lorsque la puissance dissipée entre ces deux points est égale à 1 watt.
Résistance
électrique
ohm Résistance électrique entre deux points d'un conducteur lorsqu'une différence de potentiel constante de 1 volt, appliquée entre ces deux points, produit dans ce conducteur un courant de 1 ampère, ledit conducteur n'étant le siège d'aucune force électromotrice.
Intensité
de champ
électrique
Volt
par mètre
V/m Intensité d'un champ électrique exerçant une force de 1 newton sur un corps chargé d'une quantité d'électricité de 1 coulomb.
Conductance
électrique
siemens S Conductance électrique d'un conducteur ayant une résistance électrique de 1 ohm. Conductance égale à 1 ohm à la puissance moins un : 1 S = 1 -1
Quantité
d'électricité,
charge
électrique
coulomb C Quantité d'électricité transportée en 1 seconde par un courant de 1 ampère.
ampère-
heure (h.s.)
Ah 3600
Capacité
électrique
farad F Capacité d'un condensateur électrique entre les armatures duquel apparaît une différence de potentiel de 1 volt lorsqu'il est chargé d'une quantité d'électricité de 1 coulomb.
Inductance
électrique
henry H Inductance électrique d'un circuit fermé dans lequel une force électromotrice de 1 volt est produite lorsque le courant électrique qui parcourt le circuit varie uniformément à raison de 1 ampère par seconde.
Flux
d'induction
magnétique
weber Wb Flux d'induction magnétique qui, traversant un circuit d'une seule spire, y produit une force électromotrice de 1 volt si on l'annule en 1 seconde par décroissance uniforme.
Induction
magnétique
tesla T Induction magnétique uniforme qui, répartie normalement sur une surface de 1 mètre carré, produit à travers cette surface un flux d'induction magnétique total de 1 weber.
Intensité de
champ
magnétique
ampère
par mètre
A/m Intensité de champ magnétique produite dans le vide le long de la circonférence d'un cercle de 1 mètre de circonférence par un courant électrique d'intensité 1 ampère maintenu dans un conducteur rectiligne de longueur infinie, de section circulaire négligeable, formant l'axe du cercle considéré.
Force
magnéto-
motrice
ampère A Force magnétomotrice produite le long d'une courbe fermée quelconque qui entoure une seule fois un conducteur parcouru par un courant électrique de 1 ampère.

Unités calorifiques

Grandeur Dénomination Symbole Définition
      Multiples et sous-multiples ayant une dénomination particulière
et valeur en SI, ou unité hors système (h.s.).
Température kelvin K Le kelvin, est la fraction 1/273,16 de la température thermodynamique du point triple de l'eau.
degré
Celsius
°C La température Celsius t est définie par la différence t = T-T0 entre deux températures thermodynamiques T et T0 avec T0 = 273,15 kelvins.
L'unité "degré Celsius" est égale à l'unité "kelvin". Un intervalle ou une différence de température peuvent s'exprimer soit en kelvins, soit en degrés Celsius.
Capacité
thermique,
entropie
joule par
kelvin
J/K Augmentation de l'entropie d'un système recevant une quantité de chaleur de 1 joule à la température thermodynamique constante de 1 kelvin, pourvu qu'aucun changement irréversible n'ait lieu dans le système.
Chaleur
massique,
entropie
massique
joule par
kilogramme-
kelvin
J/(kg.K) Chaleur massique d'un corps homogène de masse 1 kilogramme dans lequel l'apport d'une quantité de chaleur de 1 joule produit une élévation de température thermodynamique de 1 kelvin.
Conductivité
thermique
watt par
mètre-
kelvin
W/(m.K) Conductivité thermique d'un corps homogène isotrope dans lequel une différence de température de 1 kelvin produit entre deux plans parallèles, ayant une aire de 1 mètre carré et distants de 1 mètre, un flux thermique de 1 watt.

 

Unités des rayonnements ionisants

Grandeur Dénomination Symbole Définition
  Dénomination Symbole Multiples et sous-multiples ayant une dénomination particulière et valeur en SI, ou unité hors système (h.s.)
Activité becquerel Bq 1 Bq = 1 s-1
Energie
communiquée
massique,
dose
absorbée,
kerma
gray Gy 1 Gy = 1 J.kg-1
Exposition coulomb par
kilogramme
C.kg-1  
Équivalent
de dose
sievert Sv 1 Gy = 1 J.kg-1

Unités de quantité de matière

Grandeur Dénomination Symbole Définition
  Dénomination Symbole Multiples et sous-multiples ayant une dénomination particulière et valeur en SI, ou unité hors système (h.s.)
Quantité de matière mole mol

Quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 0,012 kilogramme de carbone 12

Lorsqu'on emploie la mole, les entités élémentaires doivent être spécifiées et peuvent être des atomes, des molécules, des ions, des électrons, d'autres particules ou des groupements spécifiés de telles particules.

 

Unités optiques

Grandeur Dénomination Symbole Définition
  Dénomination Symbole Multiples et sous-multiples ayant une dénomination particulière et valeur en SI, ou unité hors système (h.s.)
Intensité
lumineuse
candela cd Intensité lumineuse, dans une direction donnée, d'une source qui émet un rayonnement monochromatique de fréquence 540.1012 hertz et dont l'intensité énergétique dans cette direction est 1/683 watt par stéradian
Flux
lumineux
lumen lm Flux lumineux émis dans un angle solide de 1 stéradian par une source ponctuelle uniforme située au sommet de l'angle solide et ayant une intensité lumineuse de 1 candela
Eclairement
lumineux
lux lx Eclairement d'une surface qui reçoit, d'une manière uniformément répartie, un flux lumineux de 1 lumen par mètre carré.
Luminance
lumineuse
candela par
mètre carré
cd/m2 Luminance d'une source dont l'intensité lumineuse est 1 candela et l'aire 1 mètre carré.
Vergence
des systèmes
optiques
1 par mètre m-1 Vergence d'un système optique dont la distance focale est 1 mètre, dans un milieu dont l'indice de réfraction est 1.
dioptrie (h.s.) 1

 

 

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